SU1201686A1 - Capacitance level meter - Google Patents

Capacitance level meter Download PDF

Info

Publication number
SU1201686A1
SU1201686A1 SU843748218A SU3748218A SU1201686A1 SU 1201686 A1 SU1201686 A1 SU 1201686A1 SU 843748218 A SU843748218 A SU 843748218A SU 3748218 A SU3748218 A SU 3748218A SU 1201686 A1 SU1201686 A1 SU 1201686A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
sensor
resistor
detector
amplifier
Prior art date
Application number
SU843748218A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Аксенов
Тамара Владимировна Антонцева
Марина Ивановна Федорова
Original Assignee
Государственный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Теплоэнергетического Приборостроения
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Теплоэнергетического Приборостроения filed Critical Государственный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Теплоэнергетического Приборостроения
Priority to SU843748218A priority Critical patent/SU1201686A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1201686A1 publication Critical patent/SU1201686A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

ЕМКОСТНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ УРОВНЯ, содержащий двухэлектродный датчик, св занный с высокочастотным генератором , преобразователь емкости в напр жение , подключенный к выходу датчика и выполненный в виде операционного усилител  с звеном отрицательной обратной св зи, и детектор, св занный с выходом преобразовател . отличающийс  тем, что, с целью повьшени  точности при ди . станционном измерении, в него введено пороговое устройство, к одному входу которого относительно общей точки (корпуса) подключен выход операционного усилител , к другому источник опорного напр жени , его выход через детектор подключен к неинвертирующему входу усилител , а звено отрицательной обратной св зи выполнено в виде соединенных треугольником  вук конденсаторов и резистора , перва  вершина которого, образованна  резистором и конденсатором , соединена с выходом операцион (Л ного усилител , втора , образованна  резистором и другим конденсатором, соединена с его инвертирующим входом, а треть  вершина, образованна  двум  конденсаторами, подключена к последовательно соединенным датчику и выходу генератора.A CAPACITIVE LEVEL METER containing a two-electrode sensor connected to a high-frequency generator, a capacitor-to-voltage converter connected to the output of the sensor and made in the form of an operational amplifier with a negative feedback link, and a detector connected to the output of the converter. characterized in that, in order to improve accuracy with di. A station device is inserted into it, to which a single input of the op amp is connected to a common point (body), to another source of the reference voltage, its output is connected to the non-inverting input of the amplifier via a detector, and the negative feedback link is delta-connected capacitors and a resistor, the first vertex of which is formed by a resistor and a capacitor, is connected to the output of an operating unit (L amplifier, second, formed by a resistor and another capacitor is connected to its inverting input, and a third vertex formed by two capacitors is connected to a series-connected sensor and an output of the generator.

Description

Изобретение относитс  к приборостроению , а именно устройствам контрол  уровн , и может найти применение в различных отрасл х промьшшенности и энергетики.The invention relates to instrumentation, namely level control devices, and may find application in various industries and power engineering.

Цель изобретени  - повьшение точности при дистанционном измерении.The purpose of the invention is to increase accuracy in remote measurement.

На фиг. 1 представлена структурна  схема измерител ; на фиг. 2 эквивалентна  схема преобразовател  емкости в напр жение; на фиг. 3 форма сигнала на выходе преобразовател .чFIG. 1 shows a structural diagram of the meter; in fig. 2 is equivalent to a capacitance-to-voltage converter circuit; in fig. 3 waveform at the output of the converter. H

Емкостной измеритель уровн  включает в себ  (фиг. IT емкостной двухэлектррдный датчик 1, межэлектродна  емкость которого Сд определ етс  положением уровн , высокочастотный генератор 2, преобразователь 3 емкости в напр жение, выполненный на базе операционного усилител  3 с звеном отрицательной обратной св .зи З , пороговое устройство А и детектор 5, выходной сигнал которого U(n,,x  вл етс  одновременно выходным сигналом измерител .Capacitive level meter includes (fig. IT capacitive two-electrode sensor 1, the interelectrode capacitance of which Cd is determined by the position of the level, high-frequency generator 2, capacitor-to-voltage converter 3, made on the basis of operational amplifier 3 with negative feedback link Z, threshold device A and detector 5, the output of which is U (n ,, x is simultaneously the output of the meter.

Звено обратной св зи 3 усилител  З выполнено в виде треугольника, образованного двум  конденсаторами С и Ср и резистором R, причем одна вершина (R, С) соединена с выходом усилител , втора  (R, Ср) с его инвертирующим входом, а между третьей вершиной (С, Ср) и общей точкой измерительной схемы (корпусом ) включены последовательно соедийенные датчик и выход генератора, их подключение к точке (С, Ср) осуществл етс  экранированным кабелем, экран которого соедин етс  с общей точкой схемы (корпусом).The feedback link 3 of amplifier C is made in the form of a triangle formed by two capacitors C and Cp and a resistor R, with one peak (R, C) connected to the output of the amplifier, the second (R, Cp) with its inverting input, and between the third peak (C, Cp) and the common point of the measuring circuit (case) are connected in series with the sensor and the generator output, they are connected to the point (C, Cp) by a shielded cable, the screen of which is connected to the common point of the circuit (case).

Емкостной датчик 1 включает в себ  измерительные электроды 1 и 1 , укрепленные параллельно, причем оди из электродов может быть заземлен, например, при контроле электропровод щей жидкости, когда сама жидкость выполн ет роль одного из электродовCapacitive sensor 1 includes measuring electrodes 1 and 1 that are fixed in parallel, and one of the electrodes can be grounded, for example, when monitoring an electrically conductive liquid, when the liquid itself acts as one of the electrodes

В общем случае емкость датчика равнаIn general, the sensor capacity is equal to

(1)(one)

СД САО+ЛССД САО + ЛС

-BUT

где Сдо - емкость датчика при отсутствии жидкости;where Sdo is the capacity of the sensor in the absence of liquid;

если погонные параметры датчика посто нны по всей высоте;if the linear parameters of the sensor are constant along the entire height;

коэффициент пропорциональности , учитывающий размеры , выполнение и рассто ние между электродами. Дл  обеспечени  последовательного соединени , выхода генератора 2 с датчиками при заземлении одного из электродов датчика в него введен трансформатор 1 , первична  обмотка которого включена между заземленным электродом и выходом генератора,coefficient of proportionality, taking into account the size, performance and distance between the electrodes. In order to provide a serial connection, the output of the generator 2 with sensors when one of the sensor electrodes is grounded, a transformer 1 is inserted in it, the primary winding of which is connected between the grounded electrode and the generator output,

а вторична  - между вторым электродом и общей точкой конденсаторов С и Ср звена обратной св зи.and secondary, between the second electrode and the common point of the capacitors C and Cf of the feedback link.

На фиг. 2а приведена эквивалентна  схема преобразовател  3 емкостиFIG. 2a shows the equivalent circuit of the converter 3 capacitance

в напр жение с указанием включени  дестабилизирующих емкостей линии св зи С и , причем одна из них включена между корпусом и общей точкой (с, Ср) а друга  емкость Сin the voltage indicating the inclusion of destabilizing capacitances of the communication line C and, moreover, one of them is connected between the case and the common point (c, Cf) and the other capacity C

.щунтирует выход генератора 2.Shunts generator output 2.

Операционный усилитель 3 преобразовател  выпопн ет две функции усиление сигналов переменного тока, усиление посто нного напр жени .Operational amplifier 3 of the converter employs two functions: amplification of alternating current signals, constant voltage amplification.

Как усилитель посто нного тока он представл ет собой повторитель (фиг. 2в), у которого на неинвертирующий вход подаетс  посто нное напр жение , а инвертирующий вход соединен с резистором R цепи отрицательной обратной св зи. При большом коэффициенте усилени  на его входе и выходе одинаковое напр жение.As a DC amplifier, it is a repeater (Fig. 2c), in which a constant voltage is applied to a non-inverting input, and the inverting input is connected to a negative feedback circuit resistor R. With a large gain at its input and output, the voltage is the same.

Как усилитель переменного тока ,он представл ет собой инвертирукщий усилитель, коэффициент усилени  которого определ етс  величиной.емкости датчика С, и параметрами звена обратной св зи. Амплитудное значение переменного напр жени  на выходе преобразовател  3 равноAs an AC amplifier, it is an inverting amplifier, the gain of which is determined by the capacitance value of sensor C, and the parameters of the feedback link. The amplitude value of the AC voltage at the output of the converter 3 is

. СА. Ca

1one

(2)(2)

Щ Ur.«U Ur. "

,  ,

RCCpuJ где С Ср+С +Сд+С; u)2Tf;RCCpuJ where C Cp + C + Cd + C; u) 2Tf;

f - частота напр жени  генератор - амплитуда напр жени  генератора .f is the generator voltage frequency — the generator voltage amplitude.

. Результирующее напр жение на выходе преобразовател  3 включает в себ  посто нную и переменную составл ющие и равно. The resulting voltage at the output of converter 3 includes the constant and variable components and is equal to

,и,.,§---.Ц--., and,., § ---. C--.

(3)(3)

VDV ;VDV;

RiJCC При увеличении R и Ср RoCCp и выражение (3) приобретает вид СА с Данное условие выполнить несложно, так как конденсатор Ср  вл етс  разделительным и емкость может быт выбрана достаточно большой, сущест венно больше емкости кабел  С . При выполнении- данного услови  вых ное напр жение преобразовател  опр дел етс  соотношением Сд/С и не за висит от емкости кабел  Ск . Емкость Скь шунтирует выход генера тора и при выполнении генератора в виде источника ЭДС не вли ет на точность измерени . Выходной сигнал преобразовател  Uj поступает на вход порогового устройства 4, на другой вход котор го подаетс  опорное напр жение Uon величина которого выбираетс  равно Сдо гл« При на выходе порогового устройства по вл ютс  импульсы напр жени  (фиг. 3), которые детектируютс  детектором 5. Напр жение на выходе детектора равно U,v (Uj-Uow )К5, где К5 - коэффициент передачи детектора . Напр жение с выхода детектора подаетс  как сигнал обратной св зи на неинвертирующий вход усилител  3. При большом коэффициенте передачи К5 максимальное значение выходного сигнала преобразовател  и, Up, §- и стремитс  к величине и«п . С учетом выражени  (5) выходное напр жение детектора равно дСд к. С I+KS Следовательно, выходной сигнал детект а пропорционален изменению емкости датчика, котора  зависит от уровн , не зависит от емкости линии св зи при выполнении указанных условий , а вли ние нелинейности характеристики детектора существенно уменьшаетс , при нелинейность детектора вообще не сказываетс  на точность измерени .RiJCC When R and Cp are increased, RoCCp and expression (3) takes on the form CA. This condition is not difficult to fulfill, since the capacitor Cp is separable and the capacitance can be chosen sufficiently large, substantially larger than the capacitance of cable C. When this condition is fulfilled, the output voltage of the converter is determined by the ratio Cd / C and does not depend on the capacitance of the cable Cc. Capacity Sk shunts the output of the generator and, when the generator is executed as an EMF source, does not affect the measurement accuracy. The output signal of the converter Uj is fed to the input of the threshold device 4, to another input of which the reference voltage Uon is applied, whose magnitude is chosen equal to Cdr. At the output of the threshold device, voltage pulses appear (Fig. 3), which are detected by the detector 5. The voltage at the detector output is U, v (Uj-Uow) K5, where K5 is the detector transmission coefficient. The voltage from the detector output is fed as a feedback signal to the non-inverting input of amplifier 3. With a large K5 gain, the maximum value of the output signal from the converter, Up, §-, tends to the value of and "n. Taking into account expression (5), the output voltage of the detector is dSd k. C I + KS Consequently, the output signal of the detector is proportional to the change in the capacitance of the sensor, which depends on the level, does not depend on the capacity of the communication line when the specified conditions are met, the detector characteristics are significantly reduced, while the non-linearity of the detector does not affect the measurement accuracy at all.

Claims (1)

ЕМКОСТНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ УРОВНЯ, содержащий двухэлектродный датчик, связанный с высокочастотным генератором, преобразователь емкости в напряжение, подключенный к выходу датчика и выполненный в виде операционного усилителя с звеном отрицательной обратной связи, и детектор, связанный с выходом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при дистанционном измерении, в него введено пороговое устройство, к одному входу которого относительно общей точки (корпуса) подключен выход операционного усилителя, к другому источник опорного напряжения, его выход через детектор подключен к неинвертирующему входу усилителя, а звено отрицательной обратной связи выполнено в виде соединенных треугольником двух конденсаторов и резистора, первая вершина которого, образованная резистором и конденсатором, соединена с выходом операционного усилителя, вторая, образованная резистором и другим конденсатором, соединена с его инвертирующим входом, а третья вершина, образованная двумя конденсаторами, подключена к последовательно соединенным датчику и выходу генератора.A CAPACITIVE LEVEL METER containing a two-electrode sensor connected to a high-frequency generator, a capacitance to voltage converter connected to the sensor output and made in the form of an operational amplifier with a negative feedback link, and a detector connected to the converter output, characterized in that, in order to increase accuracy during remote measurement, a threshold device is introduced into it, the output of the operational amplifier is connected to one input of which relative to a common point (case), to another source to the reference voltage, its output through the detector is connected to the non-inverting input of the amplifier, and the negative feedback link is made in the form of two capacitors and a resistor connected by a triangle, the first vertex of which is formed by a resistor and a capacitor connected to the output of the operational amplifier, the second is formed by a resistor and another a capacitor connected to its inverting input, and a third peak formed by two capacitors connected to a series-connected sensor and the output of the generator. п. SU 1201686Sec. SU 1201686
SU843748218A 1984-06-04 1984-06-04 Capacitance level meter SU1201686A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843748218A SU1201686A1 (en) 1984-06-04 1984-06-04 Capacitance level meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843748218A SU1201686A1 (en) 1984-06-04 1984-06-04 Capacitance level meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1201686A1 true SU1201686A1 (en) 1985-12-30

Family

ID=21121870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU843748218A SU1201686A1 (en) 1984-06-04 1984-06-04 Capacitance level meter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1201686A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10520349B2 (en) 2016-05-19 2019-12-31 Ultra Electronics Limited Circuit for simulating a capacitance fuel probe

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент US № 3901079,. кл. 73-304, 1975. . Патент DE № 2120407, кл. G 01 F 23/26, .1979. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10520349B2 (en) 2016-05-19 2019-12-31 Ultra Electronics Limited Circuit for simulating a capacitance fuel probe

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107209211B (en) electronic integrator for rogowski coil sensors
CN112325980A (en) Self-balancing alternating current bridge capacitance type oil quantity sensor acquisition device and method
EP1426771A4 (en) Impedance measuring circuit and capacitance measuring circuit
JP2002022786A (en) Impedance detection circuit and impedance detection method
SU1201686A1 (en) Capacitance level meter
US4745359A (en) Method and apparatus for determining polarity of a capacitor
RU2042929C1 (en) Capacitor-based level meter
JPS62121312A (en) Capacitance-voltage conversion circuit
RU2030739C1 (en) Device for measuring humidity of loose materials
JPH0568663B2 (en)
JPS6114576A (en) Alternating current voltage detector
SU1317283A1 (en) Displacement-to-frequency converter
SU1538055A1 (en) Capacitive compensation level gauge
SU1647310A1 (en) Capacitive-type mechanical valve meter
US7224193B2 (en) Current-voltage conversion circuit
CN112325979B (en) Dynamic closed-loop control multichannel capacitive oil mass sensor signal conditioning system and method
RU2024885C1 (en) Device for measuring conductance
SU1661675A1 (en) Constant voltage insulation resistance digital meter
SU789801A1 (en) Amplitude detector
SU1145302A1 (en) Complex resistance frequency converter
SU725043A1 (en) Active resistance-to-frequency converter
SU1196779A1 (en) Capacitance meter for compensation pickups of mechanical values
SU1569566A1 (en) Apparatus for measuring level of conducting media
KR830000922Y1 (en) Capacitive Differential Pressure Transmitter
JPS60203864A (en) Detector